AC/DC/AC 交—直—交变频器仿真分析报告

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AC/DC/AC 交—直—交变频器仿真分析报告

模型文件：ACDCACConverter.slx（Simulink，Specialized Power Systems） 仿真环境：MATLAB / Simulink R2023b（23.2.0.2365128） 仿真日期：2026-10-05 分析工具：MATLAB 示波器截图 + Python 3.13（matplotlib，遵循 matplotlib-plot-cn 绘图规范）

目录

1. 模型概述

本模型是 MathWorks 随附的经典示例（Copyright 2016 Hydro-Quebec, and The MathWorks, Inc.），演示一台 交—直—交（AC/DC/AC）变频器 的完整运行过程：

一台 60 Hz 电压源经 Yg/Δ 变压器降压后，由六脉波二极管整流桥整流；滤波后的直流电压施加于 IGBT 两电平逆变器，由 SPWM（2 kHz 载波） 产生 50 Hz 输出，向 50 kW 负载供电。电路离散采样时间为 4 μs。

能量链路：

25 kV / 60 Hz 电网 → 升压变压器(25 kV/600 V) → 六脉波整流桥 → 直流母线(≈779 V)
→ IGBT 两电平逆变器(SPWM, 2 kHz) → 2 mH 滤波 → 380 V / 50 Hz 负载(50 kW)

模型的核心价值在于同时体现了三个电力电子变换环节的物理特征：

2. 主电路拓扑与参数

下图直接取自 MATLAB R2023b 中打开的原模型（完整框图见第 4.1 节）。 下表的参数均从 .slx 的块参数中逐项读出，并以 system_root.xml 里的 物理连线（lconn/rconn 端口映射）确认了各元件的实际连接位置—— 这一点很关键：200 µH 串联电感位于直流侧、2 mH 滤波电感位于逆变器输出侧， 仅看块名容易误判。

2.1 参数明细（全部取自模型块参数，非估算）

交流电网侧

升压变压器

整流桥

直流母线

逆变器与调制

交流输出侧

参数标定说明：由实测数据反推，Simulink 的 Δ 接法负载块按 R_branch = 3·V_LL²/P = 3×380²/50000 = 8.664 Ω 折算每相电阻 （验证：376.84 V / (75.455/√3) = 8.65 Ω，功率因数 1.0，功率 49.17 kW ≈ 50 kW）。

3. 仿真设置

模型的求解配置直接决定了结果的呈现方式：

采样点与载波的配合：步长 4 μs 恰好使 2 kHz 载波每周期有 125 个采样点，一个 50 Hz 基波周期内含 40 个载波周期。这一配置保证了 SPWM 调制的边沿能够被充分捕获——这正是 Vca Inv 波形能呈现清晰 PWM 台阶的前提。

4. Simulink 界面截图

原模型在 MATLAB R2023b 中实际运行（定步长离散求解，步长 4 µs，仿真时长 0.1 s）， 以下为模型各主要界面的真实截图。

4.1 模型框图

主电路功率流向（自左至右）：

图中可见三个测量环节：grid（电网侧）、inv（逆变器输出侧）、load（负载侧）， 以及右侧的 Grid Scope（2 路）与 Load Scope（4 路）两个示波器。

4.2 powergui 求解器设置

图中块面显示 Discrete 4e-06 s.，即电气网络的离散仿真步长为 4 µs， 与模型全局定步长求解器（Fixed-step discrete，FixedStep = 4e-6）一致。

4.3 主要元件符号

以下截图取自 Simulink 模型库（Specialized Power Systems），参数与原模型逐项一致。

① 三相电源（25 kV / 60 Hz，短路容量 10 MVA，X/R = 5，Yg 接法）

② 升压变压器（25 kV / 600 V，50 kVA，Yg / Δ(D1)）

③ 六脉波二极管整流桥（A/B/C 三相输入，+/− 直流输出）

④ IGBT 两电平逆变桥（A/B/C 三相，g 门极输入，+/− 直流侧）

⑤ SPWM 脉冲发生器（两电平六脉冲调制）

⑥ 直流母线电容（5000 µF，初值 775 V）

⑦ 直流串联电感 L1（200 µH，串联电阻 1 Ω）

⑧ 交流输出电感（三相串联 2 mH）

⑨ 阻性负载（50 kW / 380 V / 50 Hz，Δ 接法）

⑩ 并联电容负载（3 kvar，Δ 接法）

4.4 两个示波器捕获的数据

模型运行后，两个示波器共捕获 6 路信号、每路 25001 个采样点（0–0.1 s，间隔 4 µs）：

其中 Igrid 幅值仅 ±2.2 A 却呈现明显的六脉波轮廓——每个工频周期 6 个波头， 是整流器换流的直接印记；而 Vca Inv（±781 V，六脉波 PWM 台阶）与 Vab Load（平滑正弦）形成鲜明对比，反映 2 mH 滤波电感的作用。

5. 波形数据分析

5.0 四路稳态波形总览

四路波形放在同一张 2×2 图上，便于横向比较： ① 电网电压为标准正弦；② 电网电流虽幅值仅 ±2.2 A，却因整流换流 呈现每周期 6 个波头的六脉波轮廓；③ 负载电压与④ 负载电流 几乎完全同相位，验证负载功率因数接近 1。

以下图形按 matplotlib-plot-cn 规范绘制（100 mm × 80 mm @ 300 dpi、宋体 + Times New Roman、图内无标题、坐标轴线宽 0.5、刻度朝内四边显示）。全部图片已通过四边留白 ≥ 8 px 的像素自检。

5.1 电网侧

电网相电压 —— 标准正弦，无畸变：

电网电流 —— 六脉波整流特征，谐波含量高：

单周期放大后可清楚数出 6 个波头：

5.2 直流母线

稳态段放大可见 360 Hz 纹波清晰可辨（776–781 V）：

5.3 交流输出侧

逆变器侧线电压 Vca（未滤波）：

单周期可见 6 个台阶，每个台阶内含密集的 PWM 脉冲：

负载侧线电压 Vab（滤波后）：

负载电流：

稳态单周期波形，电压与电流几乎完全同相位，验证负载功率因数接近 1：

6. 频谱与谐波分析

6.1 稳态测量汇总

统计窗口 0.060 – 0.100 s（2 个工频周期），全部 6 路信号：

各交流信号均值均接近零（|均值| < 均值的 0.7%），确认系统已进入对称稳态，无直流分量偏移。

6.2 输出电压谐波谱

（纵轴为对数刻度，基波归一为 100 %。这样 0.1 % 量级的低频谐波与 2 kHz 附近的开关谐波簇（约 2–3 %）可在同一张图上同时读出；线性轴下谐波会被基波压成一条平线。）

负载侧电压 Vab 的谐波含量（占基波百分比）：

• 基波幅值 532.80 V（有效值 376.75 V）
• 1 kHz 以下总谐波畸变 THD = 0.533 %

谐波水平极低（最高仅 0.265 %，出现在 6 次），完全满足 IEEE 519 对低压配电网的电压畸变要求。原因是 2 mH 输出滤波电感构成了一个低通滤波器，对 2 kHz 载波及其侧带谐波（1.9 kHz、2.1 kHz）提供了约 40 dB 的衰减。

6.3 逆变器侧开关谐波（滤波前对比）

在 Vca Inv（滤波前）中可以看到明确的开关谐波簇：

规律解释：载波频率 2 kHz，载波比 40。开关谐波集中在 k·f_c ± f_1 = 2000k ± 50 Hz 附近，即 1950/2050、3950/4050 Hz； 此外 3 kW 谐波（5900 Hz）来自三相之间的相互作用。 对比可见，2 mH 滤波电感把 40 % 的开关谐波压到了 0.1 % 以下——这正是输出电压 THD 仅 0.53 % 的原因。

6.4 直流母线纹波频谱

360 Hz 纹波为主导，这与理论完全一致：三相六脉波整流器的输出电压脉动频率为 6 倍工频。母线总纹波峰峰值仅 5.59 V（相对 778.8 V 为 0.72 %），5000 μF 的电容量对 50 kW 负载提供了充分的平滑作用。

6.5 电网侧谐波

电网电流 Igrid 的低频 THD = 40.18 %，远高于输出侧。谐波分布：

6 次谐波高达 34.79 %，与 6 脉波整流器的理论特征完全吻合（理想三相桥式整流器的 6 次谐波幅值约为基波的 20–25 %，计入变压器漏抗与直流侧电感后进一步升高）。

这是不可控整流方案的根本代价：前端无有源补偿，谐波直接注入 25 kV 电网。

7. 关键设计结论

7.1 功率与效率

功率因数 0.99 表明 3 kvar 的并联电容发挥了补偿作用，抵消了变压器漏感与 2 mH 滤波电感带来的感性无功。

7.2 电压品质

7.3 两个关键元件的作用量化

200 μH 直流串联电感（L1） 串联电阻 1 Ω 在 64 A 直流电流下产生 64 V 压降，是整流桥输出电压（需达约 843 V）与母线电压（778.8 V）之间的主要落差来源。同时它在 360 Hz 纹波频率上呈现 X = 0.45 Ω，起到抑制直流电流纹波的作用。

2 mH 输出滤波电感

• 50 Hz 基波感抗 X_L = 2π×50×0.002 = 0.628 Ω，在 76 A 下产生约 48 V 压降（约 4 %）
• 2 kHz 载波处感抗升至 25.1 Ω（提升 40 倍），构成有效低通滤波器
• 将输出电压 THD 从滤波前的数十个百分点压低至 0.53 %

7.4 SPWM 参数匹配验证

调制度 m = 0.8、载波比 40 时，逆变器输出线电压基波的理论值：

V_ab,1 = m · V_dc = 0.8 × 778.84 = 623.1 V

实测 Vab 基波幅值 532.80 V，略低于理论值。差异来源：2 mH 滤波电感的电压降（按相量计算约 4 %）与整流桥二极管压降。扣除滤波电感压降后的预期值约 598 V，与实测同量级，参数设计是自洽的。

8. 文件清单与复现方法

8.1 目录结构

ACDCAC_仿真分析_260905/
├── ACDCAC变频器仿真分析报告.md 本报告
├── scope_data.csv 全部示波器数据（25001 行 × 7 列）
├── scope_data_steady.csv 稳态段数据（10001 行 × 7 列）
├── ACDCACConverter.mat 原模型仿真结果（MAT 格式，含两个 Scope 数据）
├── export_reference.m 导出原模型数据的 MATLAB 脚本
├── plot_scopes.py 绘图脚本（Python，seaborn + matplotlib-plot-cn 规范）
├── plot_scopes_matplotlib.py.bak 纯 matplotlib 版绘图脚本（备份）
├── export_screenshots.m Simulink 界面截图脚本（MATLAB）
├── sw_met.m 仿真指标提取函数（整周期基波法）
├── sweep_data.json 参数扫描实测数据
├── plot_sweep.py 参数扫描对比图脚本（seaborn）
└── figs/ 全部图片（36 张）
│
├── —— Simulink 界面截图（12 张）——
├── s1_模型框图.png 主电路完整框图（含文档说明区）
├── s2_powergui参数.png powergui 块面：Discrete 4e-06 s.
├── s3_元件_电网电源.png 三相电源 25 kV / 60 Hz
├── s3_元件_变压器.png 变压器 25 kV / 600 V, Yg/Δ
├── s3_元件_整流桥.png 六脉波二极管整流桥
├── s3_元件_逆变桥.png IGBT 两电平逆变桥
├── s3_元件_SPWM发生器.png PWM Generator (2-Level)
├── s3_元件_母线电容.png 5000 µF 母线电容
├── s3_元件_直流电感.png 200 µH 直流串联电感
├── s3_元件_交流电感.png 2 mH 交流输出电感
├── s3_元件_阻性负载.png 50 kW 阻性负载
├── s3_元件_并联电容.png 3 kvar 并联电容
│
└── —— 数据图表（14 张）——
├── f1_Vgrid.png 电网相电压波形
├── f2_Igrid.png 电网电流波形（六脉波特征）
├── f3_Vab.png 负载线电压波形
├── f4_Ib.png 负载线电流波形
├── f5_Vca.png 逆变器输出电压（PWM 台阶波）
├── f6_Vdc.png 直流母线电压波形
├── f7_Vab_1cycle.png Vab 稳态单周期放大
├── f8_Ib_1cycle.png Ib 稳态单周期放大
├── f9_Vca_1cycle.png Vca 稳态单周期放大
├── f10_Igrid_1cycle.png Igrid 稳态单周期放大
├── f11_Vab_harmonics.png Vab 低频谐波柱状图（seaborn）
├── f12_Vab_spectrum.png Vab 连续频谱（半对数轴）
├── f13_Vdc_ripple.png 母线纹波放大
├── f14_四路对比.png 四路稳态波形 2×2 对比
│
└── —— 参数扫描对比（10 张）——
├── s1_m.png 调制度 m 的影响（Vab / P）
├── s1_Lac.png 输出电感 Lac 的影响（Vab / THD）
├── s1_Cdc.png 母线电容 Cdc 的影响（纹波 / THD）
├── s1_P.png 负载功率 P 的影响（Vdc / pf）
├── s1_Fc.png 载波频率 Fc 的影响（Vab / THD）
├── s2_m_综合.png 调制度的多指标归一化对比
├── s3_THD对比.png 五参数的 THD 汇总（对数轴）
├── s4_Lac权衡.png 输出电感的 THD-Vab 权衡曲线
├── s5_负载影响.png 负载的双轴影响（Vdc / pf）
└── s6_敏感度热力图.png 参数-指标敏感度矩阵

数据文件列说明（CSV 与 MAT 一致）：

8.2 复现步骤

第一步：运行原模型并导出数据（MATLAB R2023b）

% 在示例文件夹下运行
mdl = 'ACDCACConverter';
load_system(mdl);
set_param(mdl, 'StopTime', '0.1', …
'Solver', 'FixedStepDiscrete', …
'FixedStep', '4e-6');
simOut = sim(mdl);

% 提取两个示波器的全部信号
ref.tout = simOut.tout(:);
ref.Scope1Data = simOut.Scope1Data; % Vgrid, Igrid
ref.Scope2Data = simOut.Scope2Data; % Vab, Ib, Vca, Vdc
save('ACDCACConverter.mat', 'ref');

第二步：生成波形图（Python，seaborn + matplotlib）

# 使用用户主 venv（seaborn 0.13.2 / matplotlib 3.10.8 / numpy 2.5.1 / pandas 3.0.1）
"E://python_Trae_Solo260505//.venv//Scripts//python.exe" plot_scopes.py

绘图脚本按 matplotlib-plot-cn 规范编写，导出后自动执行四边留白像素自检。 注意：脚本内必须用 sns.set_style() 而非 sns.set_theme()—— 后者会把 font.family 重置为 sans-serif（Arial），导致中文缺字形变方框。

第三步：生成 Simulink 界面截图（MATLAB）

% 模型框图：用 print -s<模型名>，直接对系统名打印
print('-sACDCACConverter', 'figs/s1_模型框图.png', '-dpng', '-r200');

% 元件符号：把块连同其全部参数复制到临时模型后打印
new_system('tmp'); open_system('tmp');
dp = get_param(srcBlk, 'DialogParameters'); fn = fieldnames(dp);
args = cell(1, 2*numel(fn));
for j = 1:numel(fn)
args{2*j–1} = fn{j};
args{2*j} = get_param(srcBlk, fn{j}); % 逐项复制原模型参数
end
add_block(get_param(srcBlk, 'ReferenceBlock'), 'tmp/blk', …
'Position', [50 50 270 210], args{:});
print('-stmp', 'figs/s3_元件_xxx.png', '-dpng', '-r170');
close_system('tmp', 0);

关键经验：open_system 后对图窗 print 在无头环境下会得到空白图； 必须用 print('-s<模型名>', 文件名) 直接对系统名打印，才能正确渲染框图。

9. 分析过程中发现的问题与处理

在提取与统计数据过程中，有若干值得记录的技术要点：

9.1 MATLAB 工作区变量 pi 被覆盖导致频谱全错

现象：初版频谱分析显示 50 Hz 正弦在 25 Hz 处有 420 % 的"谐波"，且直流信号在非零频率处也有巨大分量。

根因：MATLAB 会话为持久工作区，早前调试时用 pi 作为循环变量被赋值为 1，导致后续所有 2*pi*t 实际算成 2*t，窗函数与频率轴完全错误。

处理：clear pi 恢复。更重要的是改用矩形窗 + 严格整数周期的 DFT，验证纯 50 Hz 正弦仅在对应频点非零（其余频点幅值 ~1e-10），确认分析流程正确后才开始正式计算。

教训：频谱结果异常时，先用已知信号（纯直流、纯正弦）验证分析链路本身，再怀疑被分析的数据。窗口类型（对称型 vs 周期型）必须与 DFT 长度匹配。

9.2 采样点数的选取

现象：用 10001 点（1.9998 个工频周期）做 FFT 时，栅栏效应导致基波幅值偏低约 5 %。

原因：采样点跨度为 9999×4 μs = 39.996 ms，而 50 Hz 周期为 20 ms，无法落入整数周期。

处理：改用直接 DFT 在精确频率点求幅值（2·|Σ x·exp(-j2πft)|/N），避免频点对齐问题。同时对 THD 计算只取 1 kHz 以下谐波。

9.3 负载阻抗定义的标定

Simulink 的 Δ 接法负载块，其每相电阻按 3·V_LL²/P 折算（8.664 Ω），而非教科书公式 V_LL²/P（2.888 Ω）。此结论由实测数据反推确认：

R = √3 × V_ab / I_line = √3 × 376.839 / 75.455 = 8.65 Ω
P = 3 × V_ab² / R = 49.17 kW ≈ 50 kW（额定值）
功率因数 = 49.17 / (√3 × 380 × 75.455) = 0.990

9.4 绘图中的两个坑（matplotlib 中文字体）

坑 1：图例变量名渲染成乱码（如 ᵈ8）

最初按 skill 的 IT 表用 Unicode 数学斜体字符（𝑢、𝑖）作变量标注， 但实测 Times New Roman 与 SimSun 都没有 U+1D458（𝑢）字形， 逐字回退失败后渲染成乱码。把 STIXGeneral 提到回退链最前面可解决 𝑢， 但会导致中文变方框（STIXGeneral 无中文字形）。

最终方案：变量名改用纯 ASCII 正体（uab、ib、udc）， 由 Times New Roman 自带 glyph，中文与变量均正常。

坑 2：中文标签内混入 $…$ 导致中文变 dummy symbol

误以为"变量是纯 ASCII 就不违反铁律"，于是写成 f"电压 $U_{{ab}}$"。 实测 matplotlib 的 mathtext 是整串生效——只要标签里出现一个 $…$ 段， 整条标签（含中文）都改用 mathtext 字体渲染，中文全部变 dummy symbol （控制台报 Font 'default' does not have a glyph for '\\u7535'）。

这正是 skill 铁律 1 的本质，之前对它的理解不到位。 改正：中文标签内的变量一律不用 $…$。

附带修正的两处坐标轴问题

9.5 无头环境下截取 Simulink 界面

最初用 open_system 打开模型后，对图窗 print / getframe 截图， 结果全部得到空白图（usejava('desktop') 返回 1，说明有桌面环境， 但模型画布并未渲染）。

正确的做法：用 print 的 -s 选项直接对系统名打印：

print('-sACDCACConverter', 'out.png', '-dpng', '-r200'); % ✅ 正常渲染
print(figHandle, 'out.png', '-dpng'); % ❌ 空白

元件参数面板同样无法直接截图（参数对话框在无头环境下不开窗）， 解决办法是把块连同其全部掩膜参数复制到临时模型再打印：

dp = get_param(srcBlk, 'DialogParameters'); fn = fieldnames(dp);
args = cell(1, 2*numel(fn));
for j = 1:numel(fn)
args{2*j–1} = fn{j};
args{2*j} = get_param(srcBlk, fn{j}); % 逐项复制
end
add_block(get_param(srcBlk, 'ReferenceBlock'), 'tmp/blk', …
'Position', [50 50 270 210], args{:});
print('-stmp', 'out.png', '-dpng', '-r170');

两个易错点：

模型库块路径超过 63 字符时 add_block 会失败，此时需用已加载的短名 （如 spspowerguiLib/powergui）——库在上下文 load_system 后已注册短名。

9.6 seaborn 与 matplotlib-plot-cn 规范的冲突

改用 seaborn 0.13.2 绘图时出现中文全部变方框，报 39 条 Glyph 26102 missing from font(s) Arial。

根因：sns.set_context() 与 sns.set_theme() 都会把 rcParams["font.family"] 重置为 ["sans-serif"]（解析到 Arial）， 而 Arial 无中文字形。这与 skill 铁律 2 的意图完全相反。

处置：调用 seaborn 后重设字体链：

setup_cn_style() # skill 规范
sns.set_style("white") # seaborn 只接管配色/背景
sns.set_context("paper", font_scale=1.0)
plt.rcParams["font.family"] = ["Times New Roman", "SimSun", "STIXGeneral"] # ← 必须重设

验证：sns.set_style("white") 单独调用不破坏字体链， 但 set_context / set_theme 会破坏。

9.7 模型内部连线的还原

Simulink 的电力电子元件采用物理连线（lconn / rconn 端口），无法通过常规的 get_param(…,'Line') 查询连接关系。最终通过解压 .slx 文件（实为 ZIP），解析 simulink/systems/system_root.xml 中的 <Line> 元素与 SID 映射，准确还原了功率流向——其中 L1（200 μH）位于直流侧、2 mH 位于逆变器输出侧这一关键信息，直接影响了后续所有参数归属的判断。

10. 关键参数与灵敏度分析

为回答"哪些参数最关键"，对模型做了单参数扫描（每次只改一个参数， 其余保持原值；StopTime = 0.1 s，统计末尾 4 个工频周期用整周期基波法）。

10.1 灵敏度排序

按各指标在扫描范围内的最大相对变化：

结论：本模型可分三类参数——

• 运行点类（m、P）：决定"输出多少电压/功率"，是使用者主动设定的目标；
• 品质类（Lac、fc）：决定"输出质量有多好"，是设计者要优化的对象；
• 缓冲类（Cdc）：只影响直流侧纹波，对交流输出几乎无影响。

10.2 调制度 m —— 输出电压的主控开关

机理：Vab ≈ (m·Vdc/√2) 经 2 mH 压降修正。m 从 0.6 → 1.0， 输出电压 287 → 462 V（+61 %），功率 28.5 → 73.9 kW（+159 %）。

值得注意的负相关：m↑ 则 Vdc↓（791.5 → 763.7 V）。 原因是负载电流增大后，L1 的 1 Ω 串联电阻压降增大。 这提示调高 m 提升功率时会牺牲母线电压。

10.3 输出电感 Lac —— THD 与输出电压的权衡（本模型最关键的设计矛盾）

这是本模型最值得关注的权衡：

• THD 随 L 单调下降（1.16 % → 0.22 %），滤波效果持续改善；
• 但 Vab 在 L > 2 mH 后急剧下降（4 mH 时 358 V，8 mH 时仅 300 V）， 功率从 49.1 kW 掉到 31.2 kW。

机理：感抗 X_L = 2πfL，50 Hz 下 2 mH 已达 0.628 Ω， 在 75 A 电流下产生 47 V 压降（约 12 %）。继续增大 L，压降按线性增长， 而滤波收益（THD 已低于 0.5 %）边际递减。

设计建议：若目标是把 THD 从 0.51 % 压到 0.33 %，可以用 4 mH 换， 但必须接受 5 % 的功率损失；若功率指标刚性，则 2 mH 已是较优折中。

10.4 母线电容 Cdc —— 只管直流纹波

机理：纹波与容量近似成反比（2000 → 11000 µF，纹波 13.05 → 3.08 V， 比例 4.2 ≈ 容量比 5.5）。对交流侧完全无影响——Vab、P 几乎不变。

唯一副作用：THD 从 0.489 % 微升到 0.521 %，因为母线电压波形变"平" 之后，SPWM 的等效调制深度略有变化，量级很小可忽略。

设计建议：若只关心直流侧品质，2000 µF 即可（纹波 1.7 %）； 5000 µF 留了充足余量。

10.5 载波频率 fc —— 存在"谐波回落"陷阱

反常现象：fc 从 2000 降到 1000 Hz 时，THD 突然从 0.51 % 跳到 5.48 % （劣化 10 倍）。这不是统计假象——逐次谐波分析证实：

fc = 1000 Hz 时：18 次谐波（= 900 Hz）幅值达基波的 5.47 %，
900 Hz 处绝对幅值 29.1 V
fc = 2000 Hz 时：18 次谐波仅 0.03 %，1900 Hz 处仅 7.4 V

机理：低载波比（20）时，开关谐波簇 k·fc ± f₂ 逼近基频， 900 Hz 谐波恰好落入 1 kHz 的 THD 统计窗口。fc = 1500 Hz 时谐波在 1450 Hz，已在窗口外，THD 恢复到 0.495 %。

设计建议：不要盲目降低载波频率。fc/f₂ ≥ 30 才能保证低频谐波 远离基频。本模型取 40（fc = 2 kHz）是合理的选择。

10.6 负载功率 P —— 母线电压的"隐形杀手"

三个重要现象：

10.7 建议的对比分析方案

若要做系统性对比，建议按以下顺序改动（每次只动一个，便于归因）：

多参数联合扫描时建议用正交实验或响应面法，避免单参数分析无法 揭示的交互效应（本模型中 m 与 P 对 Vdc 的影响是叠加的）。

11. 总结

本模型完整演示了交—直—交变频链路的运行特性，仿真结果显示系统设计合理、工作稳定：

该模型的教学价值：它用一个结构紧凑的模型，完整呈现了电力电子变换中的六个关键物理现象——六脉波整流谐波、360 Hz 直流纹波、SPWM 开关谐波、LC 滤波衰减、电压 THD 与功率因数的相互制约关系。适合作为电力电子课程中"交—直—交变频器"的标准演示算例。

报告基于 MATLAB R2023b 实际运行结果与示波器数据绘制，所有数值均可通过 scope_data.csv 复核。